阻燃聚氨酯软泡塑料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃聚氨酯软泡塑料及其制备方法，属于阻燃高分子材料技术领域。本发明专利技术通过制备C

Flame retardant polyurethane flexible foam and its preparation

【技术实现步骤摘要】
阻燃聚氨酯软泡塑料及其制备方法
本专利技术属于阻燃高分子材料
，具体涉及一种阻燃聚氨酯软泡塑料及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯软泡塑料是一种具有一定弹性和柔性的聚氨酯泡沫塑料，是由异氰酸酯和羟基化合物经聚合发泡制成，具有密度低、回弹性好、吸音、保温等优良性质，在家具垫材、座椅垫材、隔音材料、防震材料、包装材料等领域得到了广泛的应用。然而，聚氨酯软泡塑料是一种开孔聚合物材料，具有高度易燃性，在燃烧过程中会释放出大量的热量、烟雾和多种有毒气体产物，可能造成严重的人员伤亡和财产损失。传统含卤素化合物、含磷化合物、含氮化合物等阻燃剂可以通过凝聚相或气相阻燃机理降低聚氨酯泡沫的火灾危险性，但是由于阻燃效率低或释放更多的有毒烟气，其应用受到很大限制。因此，开发具有优良阻燃性能和低烟低毒性的新型阻燃聚氨酯软泡塑料具有重要价值。层层自组装技术是一种在基体表面制备纳米涂层的有效方法，通过交替沉积阴、阳离子聚电解质，借助各层分子间的相互作用，形成结构完整的纳米涂层。自组装方法具有环境友好和操作简便等优点，在导电薄膜、防污膜、电致变色膜、气体分离膜等领域得到了广泛的研究。潘海峰等人[ZhangX,ShenQ,ZhangX,PanHandLuY,J.Mater.Sci.,2016,51:10361.]采用自组装方法在聚氨酯软泡表面沉积氧化石墨烯纳米片涂层以降低其可燃性，与纯聚氨酯泡沫相比，带有涂层的聚氨酯泡沫的热释放速率峰值和总烟释放量显著降低。宋磊等人[WangW,PanY,PanHF,YangW,LiewKM,SongLandHuY,Compos.Sci.Technol.,2016,123:212.]通过在聚氨酯软泡表面交替沉积MnO2纳米片悬浮液和聚电解质溶液，所制备的聚氨酯软泡具有优异的阻燃和烟雾抑制性能。MoS2纳米片是一种二维层状过渡金属二硫化物材料，具有良好的机械和耐热性能，有望在聚合物材料的热分解和燃烧过程中抑制热量和可燃气体的传递，降低聚合物的火灾危险性[ZhouK,LiuJ,ZengW,HuYandGuiZ,Compos.Sci.Technol.,2015,107:120]。然而，单纯的MoS2纳米片的阻燃效果并不理想。由于C60对聚合物热解产生的自由基具有良好的捕获能力而在阻燃聚合物材料中引起了广泛的关注[KrusicPJ,WasermanE,KeizerPN,MortonJRandPrestonKF,Science,1991,254:1183.GuoZ,ZhaoLandFangZ.FireMater.,2017,41:916.]。而目前未见有关利用MoS2纳米片和C60的结合共同阻燃聚氨酯软泡的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有聚氨酯软泡的阻燃剂添加量大、阻燃剂发挥阻燃作用时释放大量的有毒烟气的问题，而提供一种阻燃聚氨酯软泡塑料及其制备方法，本专利技术采用层层组装法分别将MoS2纳米片和C60沉积在聚氨酯软泡基体的表面，以发挥两者的协同阻燃作用。本专利技术采用如下技术方案：阻燃聚氨酯软泡塑料的制备方法，包括如下步骤：步骤一，聚电解质分散液的制备：在去离子水和无水乙醇的混合溶剂中，加入C60和瓜尔胶，超声处理，制得C60/瓜尔胶分散液；在去离子水中加入MoS2纳米片和海藻酸钠，超声处理，制得MoS2/海藻酸钠分散液；步骤二：采用层层自组装法制备阻燃聚氨酯软泡：在层层自组装沉积之前，将聚氨酯软泡在硝酸溶液中预泡2～10min，在其表面形成带正电的表面，挤出过多酸溶液后，将聚氨酯软泡浸入聚丙烯酸溶液中，静置2～10min，使其表面产生负电荷，然后将聚氨酯软泡交替浸入到步骤一制得的C60/瓜尔胶分散液(阳离子层)和MoS2/海藻酸钠分散液(阴离子层)，分别静置2～10min；每次浸泡后，用去离子水冲洗聚氨酯软泡1～5min，挤出多余的液体，即完成了第1个自组装双层膜的制备，重复上述过程，可获得所需数量的双层膜，干燥后，制得沉积有MoS2-C60纳米涂层的阻燃聚氨酯软泡，即阻燃聚氨酯软泡塑料。其中一些实施例中，步骤一所述去离子水和无水乙醇的混合溶剂中去离子水和无水乙醇的体积比为1:1。其中一些实施例中，步骤一中每1L混合溶剂中加入1.0～10.0gC60和0.5～5.0g瓜尔胶。其中一些实施例中，步骤一中制备MoS2/海藻酸钠分散液时，每1L去离子水中加入1.0～10.0gMoS2纳米片和0.5～5.0g海藻酸钠。其中一些实施例中，步骤一中制备C60/瓜尔胶分散液时所述超声处理的时间为20min。步骤一中制备MoS2/海藻酸钠分散液时所述超声处理的时间为10～30min；其中一些实施例中，步骤二中所述硝酸溶液的浓度为0.1mol/L，所述聚丙烯酸溶液的浓度为1.0wt.％。其中一些实施例中，步骤二中所述干燥时的温度为50℃。本专利技术将MoS2纳米片和C60结合起来使用，首先，MoS2纳米片的物理阻隔效应阻碍了热量和氧气的传递，延缓了聚氨酯软泡基体的热分解，抑制了挥发性热分解产物的逸出，且在MoS2纳米片的吸附作用下，部分挥发性热分解产物聚集成烟粒子；其次，C60可以捕获聚氨酯软泡热分解产生的高活性自由基，阻止活性自由基向气相中扩散；最后，MoS2纳米片和C60组成的纳米复合涂层的催化碳化作用促进了耐热炭层的形成，减少可燃气体产物向火焰区的扩散，抑制热量和氧气向内部的聚氨酯软泡的渗透。因此，MoS2纳米片和C60协同阻燃聚氨酯软泡，同时发挥MoS2纳米片的物理阻隔效应和C60的自由基捕获作用，可实现更好的阻燃性能。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：本专利技术制备方法简单、阻燃剂添加量较少，对聚氨酯软泡材料燃烧过程中的热释放和烟气生成均有显著抑制作用，且制备过程绿色环保、生产效率高，有望实现规模化推广应用。本专利技术在聚氨酯软泡基体表面通过静电相互作用交替地沉积MoS2纳米片和C60，该制备方法具有操作工艺简便、不损害聚氨酯软泡的机械性能等优点。附图说明图1a为对比例纯聚氨酯软泡的扫描电镜SEM图如图1a所示，纯聚氨酯软泡的表面光滑，孔径大约为150微米；图1b为实施例2制得的阻燃聚氨酯软泡的SEM图，如图1b所示，当在其表面沉积3次MoS2-C60双层膜时，可以清楚地观察到泡沫的表面变得粗糙，表明成功地沉积了MoS2-C60纳米涂层。由于MoS2纳米片的物理屏障和C60的自由基捕获效应，有助于提高聚氨酯软泡阻燃性能。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等效形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。阻燃聚氨酯软泡塑料的制备方法，包括如下步骤：步骤一，聚电解质分散液的制备：在去离子水和无水乙醇的混合溶剂中，加入C60和瓜尔胶，超声处理，制得C60/瓜尔胶分散液；在去离子水中加入MoS2纳米片和海藻酸钠，超本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.阻燃聚氨酯软泡塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一，聚电解质分散液的制备：在去离子水和无水乙醇的混合溶剂中，加入C

【技术特征摘要】
1.阻燃聚氨酯软泡塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，聚电解质分散液的制备：在去离子水和无水乙醇的混合溶剂中，加入C60和瓜尔胶，超声处理，制得C60/瓜尔胶分散液；在去离子水中加入MoS2纳米片和海藻酸钠，超声处理，制得MoS2/海藻酸钠分散液；
步骤二：采用层层自组装法制备阻燃聚氨酯软泡：在层层自组装沉积之前，将聚氨酯软泡在硝酸溶液中预泡2～10min，挤出过多酸溶液后，将聚氨酯软泡浸入聚丙烯酸溶液中，静置2～10min，使其表面产生负电荷，然后将聚氨酯软泡交替浸入到步骤一制得的C60/瓜尔胶分散液和MoS2/海藻酸钠分散液，分别静置2～10min；每次浸泡后，用去离子水冲洗聚氨酯软泡1～5min，挤出多余的液体，即完成了第1个自组装双层膜的制备，重复上述过程，可获得所需数量的双层膜，干燥后，制得沉积有MoS2-C60纳米涂层的阻燃聚氨酯软泡，即阻燃聚氨酯软泡塑料。


2.根据权利要求1所述的阻燃聚氨酯软泡塑料的制备方法，其特征在于，步骤一所述去离子水和无水乙醇的混合溶剂中去离...

【专利技术属性】
技术研发人员：智茂永，郑鹏伦，赵银龙，高山嵩，朱新华，胡再银，刘全义，贾旭宏，
申请(专利权)人：中国民用航空飞行学院，
类型：发明
国别省市：四川;51